人教版（2019）物理必修一 3.2 摩擦力 同步教案

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“ 摩擦力”教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 春季
课题 摩擦力
教学目标
物理观念： 1．理解摩擦力的产生条件，会区分静摩擦力和滑动摩擦力； 2．会根据相对运动判断滑动摩擦力的方向，并能根据公式计算大小； 3．会根据相对运动趋势判断静摩擦力的方向，并能根据受力平衡计算大小； 科学思维： 通过自己动手实验，培养学生分析问题、解决问题的思维。 科学探究： 通过探究影响滑动摩擦力大小因素的活动，培养学生实验、分析、概括的能力，对学生进行科学研究方法的教育。 科学态度与责任感： 体会摩擦力与人类生活的密切联系，在探究活动中，培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。
教学内容
教学重点： 1．滑动摩擦力大小的计算以及方向的判断。 2．静摩擦力产生的条件及规律以及方向的判断，理解最大静摩擦力的概念。 教学难点： 1.静摩擦力有无的判断和静摩擦力方向的判断。 2.静摩擦力大小的简单计算。
教学过程
【教学过程】 导入新课： 同学们好，今天我们来学习摩擦力。我们先来看一个利用筷子提米的小实验，学生观察实验过程并思考原因。 摩擦力在生活中无处不在，为了更好的利用摩擦以及减小不利的摩擦，今天我们将在初中学习的基础上进一步来学习摩擦力的相关知识。。 新课讲授： 初中阶段我们已经学习过滑动摩擦力，回忆初中的摩擦力内容。 一、滑动摩擦力 1、定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。 2、产生条件：接触并挤压；有相对运动；接触面不光滑 3、方向：与接触面相切，并且与物体的相对运动方向相反。（与物体运动的方向无关） 　通过三种情境：小朋友滑滑梯，学生推动课桌，拉动木板，木块和木板一起向右运动，但是木块运动的慢。请同学们画出小朋友、课桌以及木块所受摩擦力的示意图。 　指出：通过前面的分析我们发现，摩擦力方向与运动方向可以相同，也可以相反，但是摩擦力方向与相对运动方向一定相反。 回忆初中阶段做过的研究： 在测量滑动摩擦力大小的实验中，同学们学会了用弹簧测力计水平方向匀速拉动物体，运用二力平衡的原理测量滑动摩擦力的大小的方法。 在研究影响滑动摩擦力大小因素的实验中，同学们学会了在同一个接触面上通过增减钩码改变重力改变压力的方法。 下面请同学们结合刚才的回忆，设计实验，来定量的研究滑动摩擦力与压力的关系，在设计实验的过程中，请同学们注意下几点： 选择怎样的物体作为研究对象？ 搭建实验装置？ 需要测量哪些物理量？ 如何测量这些物理量？ 如何处理数据？ 我们来看一组学生的实验设计，这个设计非常的合理，但是测量滑动摩擦力大小时要匀速拉动木块的条件很难做到，这样就造成测量误差比较大，为了减小摩擦，老师给同学们推荐一种比较精确的测量滑动摩擦力大小的方法。 分析优点：1.拉力的速度不影响实验结果。2.弹簧测力计示数稳定，便于读数。 通过多次改变压力重复实验步骤我们得到Ff和F压的一组数据，我们建立Ff-F压的坐标系并描点。大家观察这些点有什么样的趋势呢？我们很容易看到这些点几乎在一条直线上，通过电脑拟合我们得到一条几乎过原点的直线，通过图像我们得到滑动摩擦力的大小和压力的大小成正比，即F= FN, 是比例系数又叫做动摩擦因数。 展示不同材料的的动摩擦系数，我们看到不同材料间的这种动摩擦因数是不相同的。 以水平面为例，根据滑动摩擦力与压力的关系很容易得出，滑动摩擦因数等于它的摩擦力除以压力，但是我们在平时研究物体的时候，物体通常受到的是支持力，根据支持力等于压力，动摩擦因数通常写为滑动摩擦力除以支持力。 我们来看一个课本中的例题，请同学们注意解题的过程和规范的步骤。 【例题】在我国东北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作为运输工具。一个有钢制滑板的雪橇，连同车上木料的总质量为4.9×103 kg。在水平的冰道上，马要在水平方向用多大的力，才能够拉着雪橇匀速前进？ 取10 N/kg。 【解】： 根据二力平衡条件，拉力 与滑动摩擦力 的大小相等：F拉=Ff。 在水平地面上支持力大小等于重力：Ff=G=mg。 得到拉力等于摩擦力：F拉=Ff= mg 查表得 ＝0.02代入。 故拉力F= mg＝980N。 我们再来看这些情景，小朋友推沙发，但是没有推动手中拿着水杯，货物停留在存放贷上，同学们分析在这几种情境中是否存有摩擦力，请同学们画出沙发，水杯，以及货物所受摩擦力的示意图。 同学们思考在这三种情境中，物体所受到的摩擦力与前面我们所研究的滑动摩擦力有什么不同呢？ 二、静摩擦力 1、定义：两个彼此接触、挤压的物体之间没有发生相对运动，但具有相对运动趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动趋势的力。 2、产生条件：接触并挤压；有相对运动趋势；接触面不光滑 3、方向：静摩擦力的方向总是沿着接触面，跟物体相对运动的趋势方向相反。 思考：如何判断物体的相对运动趋势？ 假设法：假设接触面光滑，物体运动的方向就是物体实际运动趋势的方向。 在判断静摩擦力的方向的时候，除了利用相对运动趋势的方向相反之外，我们还可以根据物体的运动状态--二力平衡来分析。 看到随着推力的增大，静摩擦力逐渐增大，那么静摩擦力一直增大下去吗？下面我们对我们实验来实际测量一下： 我们用弹簧测力计拉动静止的装有钩码码的木块，实验过程中同学们注意测力计示数以及物化状态变化。为了排除刺激读数不稳定的干扰，我们在这个指针下面放有一个小纸团，随着压力的增大，指针推动小纸团移动这样小纸团就可以记录一个最大值。 下面我们通过一段视频来了解一下具体的操作过程。 通过观察我们发现当木块静止时随着拉力逐渐增大，弹簧测力计示数逐渐增大；当木块木板相对滑动时，示数突然变小；物体匀速运动时，示数几乎保持不变。为了准确清晰的呈现这个过程，我们采用用传感器来测量。 我们利用传感器做出拉力和随时间变化的关系，我知道图像中B部分表示的是滑动摩擦力，那么A部分图像又表示什么呢？它表示的是静摩擦力。 随着时间的变化，那么它的大小又有什么样的特点呢？我们从图像可以看出，随着拉力的增大，静摩擦力逐渐增大，同时静摩擦力具有最大值，这个最大值叫最大静摩擦力。 最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，粗略的研究就我们一般认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 平时我们研究在研究有多大力才能推动一个物体时要考虑最大静摩擦力，只有当推力大于最大静摩擦力的时候，我们才能推的动物体。 我们知道，滑动摩擦力大小与压力和动摩擦因素有关，那么最大静摩擦力与哪些因素有关呢？请同学们课后通过设计实验来探究这个问题。 课堂练习： 所受重力为100N的木箱放在水平地板上，至少要用35N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用30N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速直线运动。由此可知：木箱与地板之间的最大静摩擦力Fmax=______；木箱所受的滑动摩擦力Ff =________， 木箱与地板之间的动摩擦因数μ=______；如果用20N的水平推力推这个静止的木箱，木箱所受的摩擦力大小为________。 解：（1）由题知，当要用35N的水平推力时，木箱才能从原地开始运动，则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力，所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35N。 （2）用30N的水平推力，使木箱继续做匀速运动，则匀速有上下左右的力相等的平衡条件得到，木箱受到的滑动摩擦力：Ff=30N。 （3）因为mg=FN和Ff=μFN，所以代入数据得： （4）木箱静止有摩擦力等于同方向上的外力，为20N。 【板书设计】 3.2摩擦力 一、滑动摩擦力 1、定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力。 2、产生条件：①接触并挤压；②接触面粗糙；③有相对运动。 3、方向：沿着接触面，并与相对运动方向相反。 4、大小：滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。Ff=μF压 二、静摩擦力 1、定义：两个相互接触的物体，有相对运动的趋势，而没有相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作静摩擦力。 2、产生条件：①接触并挤压；②接触面粗糙；③有相对运动趋势。 3、方向：沿着接触面，并与相对运动趋势的方向相反。 4、大小：随着外力的增大而增大，0